無齒 E 3泛素蛋白連接酶同源物在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

任佳欣，程彩霞，楊彥娥

1山西醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，太原 030001

2山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院病理科，太原 030001

3山西醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，太原 030001

泛素是存在于細(xì)胞中的一種小分子，能夠通過泛素激活酶E1、泛素結(jié)合酶E2和泛素連接酶E3等一系列酶的催化作用，促進(jìn)底物與靶蛋白結(jié)合。無齒E3泛素蛋白連接酶同源物（denticleless E3 ubiquitin protein ligase homolog，DTL）作為E3泛素連接酶中重要的底物適配器，是促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程和基因組穩(wěn)定性的中心調(diào)控因子。DTL在多種惡性腫瘤中表達(dá)異常，其通過介導(dǎo)細(xì)胞信號(hào)通路參與基因轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞分化，調(diào)控腫瘤細(xì)胞周期、增殖、凋亡和腫瘤發(fā)生等生物學(xué)行為，DTL表達(dá)水平與多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展、臨床特征、患者預(yù)后和轉(zhuǎn)歸有著密切關(guān)系。目前關(guān)于DTL在惡性腫瘤中作用的分子機(jī)制尚無定論，大多數(shù)研究仍停留在生物信息學(xué)分析階段。本文主要對(duì)DTL的基本功能及其在乳腺癌、肝細(xì)胞癌、宮頸癌和惡性黑色素瘤中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在為惡性腫瘤的治療提供新靶點(diǎn)。

1 DTL的基本功能

DNA損傷引起的基因組不穩(wěn)定和DNA損傷修復(fù)不當(dāng)是導(dǎo)致惡性腫瘤發(fā)生的主要原因之一。DNA雙鏈斷裂（double-strand breakage，DSB）是最有害的DNA損傷形式。Feng等[1]研究發(fā)現(xiàn)，泛素連接酶Cullin 4A-DTL（ubiquitin ligase Cullin 4ADTL，CUL4A-DTL）復(fù)合物針對(duì)非同源末端連接（non-homologous end-joining，NHEJ）修復(fù)途徑中的DNA依賴蛋白激酶催化亞基（DNA-dependent protein kinase catalytic subunit，DNA-PKcs）進(jìn)行核降解，CUL4A-DTL軸通過抑制NHEJ修復(fù)增加了基因組的不穩(wěn)定性并增強(qiáng)了隨后的正常細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化。由此可見，E3泛素連接酶CUL4A在惡性腫瘤發(fā)展中起著重要的致癌作用。DTL是CUL4-DDB1相關(guān)因子（DDB1 and CUL4 associated factor，DCAF）之一，可能參與惡性腫瘤的發(fā)展過程[2]。Cullin-RING E3泛素連接酶（Cullin-RING E3 ligase，CRL）擁有龐大的家族，參與基因轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞分化、增殖、凋亡和腫瘤發(fā)生等過程[3]。DTL作為連接酶中的底物適配器，主要通過調(diào)節(jié)染色質(zhì)許可和DNA復(fù)制因子1（chromatin licensing and DNA replication factor 1，CDT1）、SET結(jié)構(gòu)域賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶8[SET domain containing（lysine methyltransferase）8，SET8]和 p21的功能參與蛋白質(zhì)的泛素化和降解，并調(diào)控細(xì)胞周期和基因組的穩(wěn)定性。在真核細(xì)胞中，DNA復(fù)制許可受嚴(yán)格調(diào)控，以確保S期DNA復(fù)制的啟動(dòng)在每個(gè)有絲分裂中發(fā)生一次。CDT1是一種調(diào)控DNA復(fù)制的蛋白，通過與DTL相互作用防止細(xì)胞周期中DNA重復(fù)復(fù)制[4]。SET8介導(dǎo)的蛋白質(zhì)修飾主要參與細(xì)胞周期、DNA修復(fù)、基因轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞凋亡過程[5]，并促進(jìn)骨肉瘤和乳腺癌細(xì)胞的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）[6-7]，與惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。p21蛋白是維持基因組穩(wěn)定性的重要參與者[8]，在正常細(xì)胞中發(fā)揮細(xì)胞周期抑制劑和抗增殖效應(yīng)物的作用，在某些惡性腫瘤中表達(dá)失調(diào)[9]。除此以外，在對(duì)酵母的研究中發(fā)現(xiàn)，DTL缺失會(huì)嚴(yán)重減緩S期的進(jìn)展[10]，DTL在調(diào)節(jié)DNA復(fù)制和細(xì)胞周期中的作用已經(jīng)得到了很好的驗(yàn)證[11]。DTL在多種惡性腫瘤中具有致癌功能，如乳腺癌、肝細(xì)胞癌和尤因肉瘤等[12]，且其過表達(dá)與淋巴管浸潤、腫瘤浸潤深度較深和高復(fù)發(fā)率有關(guān)[13]，還與多種惡性腫瘤患者的生存率低顯著相關(guān)[14]。

2 DTL在多種惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

2.1 DTL在乳腺癌中的研究進(jìn)展

乳腺癌是全球惡性腫瘤死亡的第五大原因[15]，其發(fā)病率和病死率均高于其他惡性腫瘤，并在全球范圍內(nèi)逐年增加[16]。雖然用于乳腺癌預(yù)后預(yù)測(cè)和治療的分子靶點(diǎn)有所增加，但仍然迫切需要識(shí)別新的分子標(biāo)志物，從而為患者提供更多的治療選擇[17]。Bao等[18]通過對(duì)乳腺癌標(biāo)本轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈反應(yīng)（polymerase chain reaction，PCR）比較的方法，確認(rèn)DTL基因在乳腺癌中表達(dá)上調(diào)。崔浩然[19]進(jìn)一步在mRNA和蛋白水平證明了DTL在乳腺癌中表達(dá)上調(diào)，同時(shí)也通過KM-plotter驗(yàn)證了DTL高表達(dá)與患者的生存期呈負(fù)相關(guān)，并提出Jun激酶（Jun kinase，JNK）通路可能參與了程序性死亡受體 4（programmed cell death 4，PDCD4）介導(dǎo)的DTL促癌功能，其中PDCD4是一種抑癌基因，與DTL相互作用，DTL可促進(jìn)PDCD4泛素化降解，敲低PDCD4能夠彌補(bǔ)DTL沉默導(dǎo)致的細(xì)胞功能缺失。何麗[20]的研究發(fā)現(xiàn)，通過干擾DTL的表達(dá)可抑制p21的表達(dá)，促進(jìn)MCF-7細(xì)胞增殖，從而使細(xì)胞周期停滯在G2/M期，達(dá)到抑制乳腺癌細(xì)胞增殖的目的。Ueki等[21]應(yīng)用針對(duì)DTL的小干擾RNA作用于乳腺癌細(xì)胞T47D和HBC4，有效抑制了DTL的表達(dá)并引起G2/M細(xì)胞積累，導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞生長受到抑制。Zhu等[22]在對(duì)紡錘體驅(qū)動(dòng)蛋白（kinesin spindle protein，KSP）的研究中發(fā)現(xiàn)，SB743921治療顯著降低了乳腺癌細(xì)胞中DTL的表達(dá)。以上研究均證明DTL與乳腺癌的發(fā)生有著密切關(guān)系，很有希望作為治療靶點(diǎn)，但在臨床治療中不同分子分型乳腺癌的治療和預(yù)后差異較大，目前仍缺乏DTL在不同分型乳腺癌中表達(dá)情況的研究，這值得深入探索，從而為乳腺癌的臨床治療提供新的思路。

2.2 DTL在肝細(xì)胞癌中的研究進(jìn)展

肝細(xì)胞癌在亞洲是很常見的腫瘤類型，且具有較高的病死率，靶向治療已成為新的研究方向。Zhou等[23]利用生物信息學(xué)分析方法發(fā)現(xiàn)DTL是肝細(xì)胞癌發(fā)生的關(guān)鍵基因，隨著DTL基因表達(dá)增加，肝細(xì)胞癌患者的生存率逐漸降低，說明DTL很有可能作為肝細(xì)胞癌的潛在預(yù)后標(biāo)志物。Pan等[12]在對(duì)果蠅的研究中發(fā)現(xiàn)，DTLmRNA表達(dá)受細(xì)胞周期的嚴(yán)格調(diào)控，其在G1晚期到S期過渡期間顯著積累，進(jìn)入G2/M期時(shí)突然下降，DTLmRNA在肝癌中過表達(dá)，其可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長，導(dǎo)致更大、分化更差的肝細(xì)胞癌及更高水平的甲胎蛋白（α-fetoprotein，AFP），且DTL過表達(dá)可與p53突變發(fā)揮協(xié)同作用，導(dǎo)致晚期肝細(xì)胞癌患者預(yù)后不良。Zhang等[24]研究發(fā)現(xiàn)，海馬鈣素樣1（hippocalcin like 1，HPCAL1）是一種鈣傳感器蛋白，可保護(hù)p21免受DTL的泛素化和蛋白酶體降解，從而誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞生長停滯，降低HPCAL1的表達(dá)可促進(jìn)G1/S期轉(zhuǎn)化，并增加S期細(xì)胞比例；相反，當(dāng)HPCAL1過表達(dá)時(shí)，在G1期觀察到細(xì)胞周期停滯。HPCAL1和DTL對(duì)肝細(xì)胞癌的生長調(diào)控值得進(jìn)一步研究。另有研究表明，DTL在腫瘤細(xì)胞生長、細(xì)胞周期調(diào)控、微核、倍性和致瘤性中的作用不可忽視，DTL缺失可抑制肝癌細(xì)胞生長[25]。

2.3 DTL在宮頸癌中的研究進(jìn)展

宮頸癌是常見的婦科惡性腫瘤，90%以上的宮頸癌伴高危型人乳頭瘤病毒（human papilloma virus，HPV）感染。有研究者選取HPV陽性宮頸鱗狀細(xì)胞癌（cervical squamous carcinoma，CESC）組織和正常宮頸組織標(biāo)本，通過基因差異篩選構(gòu)建了miRNA-轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor，TF）基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（protein-protein interaction，PPI）網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)DTL作為連接度最高的樞紐基因之一，其在HPV陽性CESC的發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用[26]。van Dam等[27]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)有進(jìn)展性宮頸病變風(fēng)險(xiǎn)的患者，DTL很有可能成為早期檢測(cè)的生物標(biāo)志物，并在控制細(xì)胞增殖和分化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Kiran等[28]研究發(fā)現(xiàn)，DTL蛋白在高危型HPV感染的宮頸癌中表達(dá)升高，該研究通過體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)、建立小鼠模型、細(xì)胞轉(zhuǎn)染、免疫組化等實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了泛素特異肽酶46（ubiquitin specific peptidase 46，USP46）被高危型 HPV的E6癌蛋白選擇性招募，建立新細(xì)胞信號(hào)通路使DTL和細(xì)胞增殖更加依賴USP46，因此有效抑制USP46的活性可以成為治療高危型HPV感染宮頸癌的潛在靶點(diǎn)。Singh等[29]研究發(fā)現(xiàn)，微小RNA（microRNA，miRNA）-34a通過抑制HPV E6蛋白表達(dá)，使HPV感染的宮頸癌細(xì)胞系中的DTL蛋白水平不穩(wěn)定，DTL的去穩(wěn)定化可穩(wěn)定促凋亡蛋白和腫瘤抑制蛋白（如p21和SET8），并抑制HPV陽性宮頸癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。Liu等[30]通過使用RNA測(cè)序獲得差異表達(dá)的基因，采用體內(nèi)試驗(yàn)和體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)DTL過表達(dá)能夠通過小GTP酶Rac1（Rac family small GTPase 1，RAC1）激活JNK并上調(diào)叉頭框蛋白O1（forkhead box O1，F(xiàn)OXO1）的表達(dá)以誘導(dǎo)EMT以及腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。這些結(jié)果表明，DTL可能成為宮頸癌潛在的治療靶點(diǎn)，其作用機(jī)制值得進(jìn)一步研究，為臨床治療提供新的思路。

2.4 DTL在惡性黑色素瘤中的研究進(jìn)展

黑色素瘤起源于黑色素細(xì)胞，通常發(fā)生在皮膚上，具有很高的侵襲性和病死率。大多數(shù)局部黑色素瘤患者的預(yù)后良好，但高危或晚期轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者的預(yù)后很差[31]。有研究分析了黑色素瘤組織和正常皮膚組織中DTL基因表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黑色素瘤組織中DTL基因表達(dá)水平明顯高于正常皮膚組織。另有研究發(fā)現(xiàn)，DTL基因表達(dá)水平對(duì)黑色素瘤患者的預(yù)后具有顯著影響[32-33]，但DTL對(duì)黑色素瘤細(xì)胞遷移和侵襲的影響尚未見報(bào)道。Yang等[34]從基因表達(dá)綜合數(shù)據(jù)庫（Gene Expression Omnibus，GEO）中提取了3個(gè)基因表達(dá)數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析，結(jié)果表明，與良性黑色素細(xì)胞性皮膚痣相比，肢端黑色素瘤（acral melanoma，AM）和非肢端皮膚黑色素瘤（cutaneous melanoma，CM）中DTL的表達(dá)水平均顯著升高，而AM和CM之間DTL的表達(dá)水平無差異，并且這種趨勢(shì)在3個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)集中均存在。之后通過定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction，qRT-PCR）分析了8例來自手掌或足部的良性黑色素細(xì)胞皮膚痣和48例AM中DTL的表達(dá)水平，結(jié)果與GEO數(shù)據(jù)集一致，即DTL在AM中的表達(dá)水平遠(yuǎn)高于良性痣，且其表達(dá)水平與腫瘤的惡性程度有關(guān)。Benamar等[35]研究發(fā)現(xiàn)，Pevonedistat具有顯著的抗黑色素瘤活性，抑制CRL4-CDT2-SET8/p21降解軸是其發(fā)揮作用的主要機(jī)制。Pevonedistat與vraf鼠肉瘤病毒癌基因同源物B（v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B，BRAF）激酶抑制劑可協(xié)同用于治療BRAF突變的黑色素瘤，前者可能作為BRAF激酶抑制劑單藥治療后復(fù)發(fā)的黑色素瘤的二線治療選擇。除此以外，Lu等[36]研究提出，CM組織中DTL表達(dá)水平上調(diào)可能通過激活c-Myc靶通路來促進(jìn)黑色素瘤細(xì)胞生長和糖代謝。DTL在惡性黑色素瘤中的研究已經(jīng)相對(duì)成熟，在其他惡性腫瘤中的潛在用途值得深入研究。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，現(xiàn)階段關(guān)于DTL的研究大多數(shù)停留在生物信息學(xué)分析階段，其詳細(xì)的作用機(jī)制尚未證實(shí)，但其作為中心調(diào)控因子參與細(xì)胞周期進(jìn)程和基因組穩(wěn)定性的關(guān)鍵作用不容忽視。此外，DTL表達(dá)水平與多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展、臨床特征、患者預(yù)后和轉(zhuǎn)歸具有密切關(guān)系。DTL在惡性腫瘤治療中是否具有臨床意義有待進(jìn)一步深入研究，其有望為惡性腫瘤的治療提供新的思路。值得注意的是，在開發(fā)新治療靶點(diǎn)的過程中，腫瘤發(fā)生的微環(huán)境和其本身的異質(zhì)性不容忽視，目前對(duì)DTL與惡性腫瘤相關(guān)性的探討多為生物信息分析及理論階段，接下來需要進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)性研究解釋其在腫瘤生長中潛在的分子機(jī)制和作用，使其更有潛力成為多種惡性腫瘤治療的新靶點(diǎn)。